基于ADμC812的电动执行器电路的设计

针对传统的电动执行器存在的问题 ,提出了一种基于 ADμC81 2微转换器为控制核心的电动执行器 ,介绍了其原理、硬件结构和软件设计方法 .该执行器具有结构简单、性能稳定、精度高、调整方便、易于和上位机接口等特点 .     

新型弹簧支撑介电弹性作动器的力学特性建模及参数影响分析

为了研究新型弹簧支撑介电弹性作动器参数对其力学性能的影响规律,基于热力学理论建立了作动器力电耦合模型,提出了作动器内置弹簧刚度和驱动变形表征方法,并通过试验进行了验证,在此基础上分析了薄膜参数对作动器力学性能的影响。结果表明:该作动器在电压驱动下表现出了良好的轴向驱动特性,建立的力电耦合模型能够描述作动器的静态力学性能;作动器的静态刚度随薄膜轴向拉伸比、薄膜横截面积的增加而增大,随薄膜径向拉伸比、作动器有效长度及弹簧压缩量的增加而减少;而增大轴向、径向的拉伸比和薄膜横截面积可提高作动器的驱动性能。可见,研究结果可为作动器的设计和性能优化提供理论依据。     

Dynamics optimization of a novel high speed and high precision 3-DOF manipulator

0 IntroductionParallel kinematic manipulators (PKM) are a classof promising machineforthe manipulationand assemble ofelectronic device , because they have some advantagesover the serial manipulator ,such as high load carryingcapacity,good dynamic performance and precise position-ing[1]. Anovel hybrid 3-DOF manipulator , which com-bines the advantages of parallel manipulator and serialmanipulator, is studied in this paper . As shown inFig·1 ,the manipulator is composed of planar parallelmec…     

步进电机细分控制的单片机实现

步进电机是机电一体化执行元件的重要产品之一,由于其易于精确控制的良好性能而受到广泛的应用。根据步进电机细分控制的原理,提出了由D/A转换模块配合单片机控制来实现细分控制的方法,为提高步进电机的控制精度提供了一种可行的参考方案。     

材料热变形行为及测试方法

精密机械零件的受温变形一般是用热膨胀的概念来解释和补偿,而热膨胀系数的不确定性直接影响着补偿的精度.为此,利用一套由机、电、光等设备组成的能够控温、测温及测量几何参数的高精度测量系统,对球体的主要几何参数在5-45℃范围内进行受温变形研究,发现球体直径的热变形系数与形体边界条件无关,认为以球体直径的热变形系数作为材料热膨胀系数的新定义更合理、更精确.     

尺蠖型压电旋转驱动器钳位特性分析

采用MSC.Marc有限元软件的接触分析模块,对钳位过程中钳位块与转子的微观接触过程进行了研究,通过对钳位机构与转子间接触力学问题的分析,以及对转子接触摩擦状况的实验测试,提出了采用大钳位接触面的钳位机构方案.实验表明,采用大钳位接触面的尺蠖型压电驱动器在保证驱动器运动分辨率、运动稳定性的基础上,其承载能力比小钳位接触面的同类驱动器提高了2倍,大接触面钳位机构不仅有利于降低驱动器的局部磨损,而且还提高了驱动器的使用寿命.     

新型微步进旋转驱动器的设计与分析计算

文章介绍了一种新型微步进旋转驱动器,该驱动器核心元件采用螺旋原理,用定子内箝位的方式和均布薄壁柔性铰链微变形结构;根据分析和有限元计算,其核心元件——运动转换机构输出的角位移与轴向位移成线性关系,且施加载荷也与轴向位移成线性关系,该驱动器在精密运动和定位、微操作、光学、生物及医学工程等领域将有较大的应用潜力。     

一种新型螺旋变形软体驱动器建模方法及应用

软体驱动器的变形方式主要为弯曲、伸缩变形,限制了软体驱动器的灵活性。为了提高软体驱动器的操作灵活性,提出一种新型的螺旋扭转变形软体驱动器。通过拉线驱动软体变形,骨架限制驱动器产生螺旋变形,实现驱动器末端在三维空间中的可控运动。基于常曲率连续软体运动学理论及螺旋扭转变形的几何关系,建立了一种适用于常曲率螺旋变形运动学模型,获取在全局坐标系下驱动器末端的坐标变换矩阵,实现对驱动器位姿的描述。通过仿真和实验数据验证,模型精度大于98%。为螺旋扭转变形驱动器的控制建立精确的运动学模型,为未来基于此软体驱动器的超高灵活性抓手的搭建提供了理论模型基础。     

移动硬盘磁头驱动臂的模态分析与脉冲响应

Head actuator arm assembly （HAA） is the most important mechanical component of a mobile hard disk drive （HDD） and its shock dynamic response is a principal index of vibration resistance. In this paper,a finite element （FE） model is firstly developed in ANSYS of 2.5 inch （1 inch=25.4 mm） mobile hard disk. This model includes actuator arm,voice coil motor （VCM） and pivot bearing. The various step modal of HAA is calculated by FE model. Then the actuator arm vibration behavior is simulated with LS-DYNA procedure. The influence of pulse waveform,pulse amplitude and pulse width on the shock response of the relative displacement of the head actuator arm assembly is studied.     

压电智能板致动器动力控制特性的有限元模拟

利用有限元法对高精度磁头定位控制系统中拟采用的压电双晶片智能板型致动器的动力控制特性给予了定量模拟。将压电双晶片分别粘贴于基底钢板上下表面形成层合板，对其在恒定的平行电场作用下的机电耦和致动特性进行了分析，基于压电本构方程、经典层合板理论和Hamilton原理，推导出具有压电传感器及致动器的层合板机—电耦合动力方程。通过应用负速度反馈控制算法，对板的变形与振动控制的特性进行了数值分析，建立了相应的定量分析模型和计算程序，结果表明：本文的控制系统是有效的。     

压电智能驱动器力学模型的建立及数值模拟

基于PZT逆压电效应和结构动力学波动原理,建立粘贴式PZT驱动器与主体结构耦合简化力学模型及数学模型;考虑粘结层阻尼效应,建立PZT驱动方程并求解输出力表达式,确定驱动器力学与电学特性的对应关系;通过胶层材料特性、传递的切应力及其厚度变化对PZT驱动性能的影响进行算例分析,拟合出胶层传递剪切力与胶层厚度关系曲线,证明了运用所建立的驱动模型能有效地模拟检测PZT的逆压电规律,可为利用压电智能驱动器控制工程结构检测提供理论依据.     

低功耗摆动式电磁执行器的设计与仿真

执行器是电子调速系统中的关键部件,对调速系统的性能有较大影响。通过对步进电机、直流伺服电机和比例电磁铁等执行器的分析比较,设计了一种响应速度快、功耗低的摆动式执行器,并建立了数学模型。通过MATLAB对由给定值电路、比较电路、PI调节器、驱动电路、执行器和角位移传感器等组成的电子调速器位置控制环进行了频域和时域仿真,仿真结果证明了摆动式执行器的稳定性和可靠性。通过对执行器工作电流的测量,验证了该执行器具有低功耗的特性。     

高地应力软岩隧道大变形监测及支护优化

针对高地应力软岩隧道大变形问题,对中国西北地区某高速公路隧道围岩变形监测、钢拱架应力、围岩压力等项目进行现场监测,探讨不同施工阶段围岩的变形规律和受力特点,并通过数值模拟对不同钢架间距的围岩变形控制效果进行对比分析。结果表明:上台阶开挖阶段是围岩变形增长迅速的阶段,上台阶和中台阶开挖导致的围岩变形量占总变形量的70%;初期钢架主要以受压为主,上台阶及中台阶应力均大于下台阶应力,上台阶及中台阶的初期支护承担了更大的荷载,上台阶和中台阶应"快速通过,及时支护";施工时可采用"先让后抗"的方法,适当加大预留变形量以缓解初支压力,当围岩变形速率减缓时,可提前施做二衬;数值模拟表明当初期支护参数采用I22b工字钢,间距0. 75 m,加4 m长锁脚锚杆,可以经济有效地控制围岩变形。研究成果可为类似隧道工程的设计、施工等提供借鉴和参考。     

推力大行程气动柔性驱动器及其特性

由于Mckibben气动肌肉难以满足推力和大行程输出的要求,该文研究开发了一种新型推力大行程气动柔性驱动器。利用扁平弹性管的螺旋叠加结构实现了柔性驱动器的大行程及推力驱动,利用中心轴导向和加强网筋裹覆技术以提高驱动器直线运动重复精度与工作寿命,建立了该驱动器驱动力模型,对该柔性驱动器工作特性的试验研究结果表明:驱动器输出推力随供气压力增大而增大,随工作长度增大而减小。当供气压力为0.3 MPa时,被测驱动器最大驱动推力为320 N,最大伸长变形率达120%以上。     

提高热变形实验精度的两种方法

实验研究仍然是热变形研究，尤其机械热变形研究重要方法。机械热变形实验由于周期长、影响因素多，难于保证高精度。利用三维新型高精度多功能热变形实验装置，通过改进数据处理和对微小系统误差修正两种方法，实现提高实验效率和测量精度。这两种方法均来自实验。实例证明，其原理简单，易于操作，成本低廉。     

两种有限变形力学理论的分析

为研究经典有限变形理论与和分解有限变形理论在非线性大变形力学分析中的区别与联系,在应力、应变定义的基础上,以大变形典型算例之一的有限转动与伸长为例,分别推导出该算例在这两种力学理论计算下的应力应变结果。计算结果表明：经典变形理论得出的形变张量不是唯一的;经典有限变形力学理论计算下的应力应变值要远大于和分解有限变形力学理论计算下的应力应变值。     

工程机械用类槽钢矫直工艺有限元模拟

工程机械用类槽钢一引导轮的生产是目前国内类槽钢生产中的空白,其再加工产品主要用于大型机械设备,由于断面形状复杂,产品要求精度高,因此在轧制成型后需要进行冷矫直。采用有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA对工程机械用类槽钢矫直工艺进行了模拟研究。研究表明：采用合理的矫直方案确定压下量,能够准确对变形类槽钢进行平直度矫正。矫直过程中的变形主要沿矫直纵向方向上,由于复杂的断面形状使得模拟矫直后应力分布无明显规律,腰部与腿部厚度不同致使产生的应力值不同,同时个别部位存在应力集中。     

基于IPMC的频域分数阶建模及最优控制

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)具有良好的电-机械特性,由于致动性能类似于生物肌肉,因此受到广泛关注.频域建模方法在处理动力学系统和非常定线性动力学系统的参数辨识方面具有独特的优点.为了针对IPMC驱动器精确地建立数学模型并实现最优控制,首先根据驱动实验数据应用加权Levy算法在频域建立了IPMC驱动器的整数阶模型和分数阶模型,比较两种模型的拟合效果,确定采用拟合精度较高的分数阶模型来描述IPMC非整数阶动力学特性.然后对IPMC分数阶模型应用OptimFOPID界面控制器分别设计了整数阶PID控制器和最优分数阶PIλDμ控制器.最后比较控制效果,可见最优分数阶控制的响应更快,超调量更小,且通频带更宽,可用于实现对IPMC驱动器的精确控制.     

用于高密度母盘刻录的二级定位方法

为了满足高密度母盘刻录的需要,对母盘刻录中的二级定位(two-stagepositioning)方法进行了研究,采用了直流电机驱动粗定位和压电陶瓷微型驱动精定位相结合的方式。使用双频激光干涉仪检测精定位工作台的位置,并引入比例增益K估计精定位工作台的位移增量,以估算粗定位工作台位置。对二级定位系统的PID控制方式进行了研究,合理选择了控制参数。仿真实验结果表明,PID控制下的二级定位系统对于10nm的阶跃响应的上升时间为20ms,稳态误差绝对值小于0.1nm,可见采用该二级定位方法的系统有快速的定位响应和很高的定位精度,可以满足高密度母盘刻录的需要。     

石墨混凝土破坏过程力学与电学关系的数值模拟

利用导电混凝土力场-电场相互比拟的数值模拟方法研究混凝土轴心受压构件受荷破坏的全过程·应用材料破坏过程分析软件MFPA,把混凝土视为由水泥砂浆基元和粗骨料构成的复合材料,对构件的受力、变形与内部裂纹萌生、扩展及最终破坏的全过程进行了数值模拟,计算出与实际构件尺寸一致的石墨混凝土单轴受压模型破坏全过程的力场·根据由实测的石墨混凝土割线模量-应变与电导率-应变曲线得出的力学量与电学量之间的比拟关系,将力场转换为电场·这不仅为导电混凝土电学关系的获取提供了一条新的途径,也为结构的健康监测等提供了一种新的计算方法·